(57)【要約】【課題】  従来の円筒状マグネットローラは、高価な希土類系マグネットブロックを用いて、これを円筒状マグネットの軸方向の溝部に埋設して高磁束密度を確保しており、低価格で高磁束密度を確保することができず、昨今のフルカラー機の高速化、高画質化に対応できないという問題があった。【解決手段】  強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形してなる円筒状マグネットにおいて、該円筒状マグネットが、外周部の凹部に互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースを埋設しているマグネットローラにより上記課題が解決できる。【選択図】    図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形してなる円筒状マグネットにおいて、該円筒状マグネットが、外周部の凹部に互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースを埋設していることを特徴とするマグネットローラ。
【請求項２】
強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物で成形した円筒状マグネットにおいて、外周部に凹部を有し、中心部を中空にした円筒状マグネットを成形と同時に配向着磁成形し、成形後該凹部にマグネットピースを埋設し、かつ、円筒状マグネットの中空部にシャフトを挿入することを特徴とするマグネットローラの製造方法。
【請求項３】
上記円筒状マグネットの外周部の凹部を除き、残りの極のみを配向着磁成形することを特徴とする請求項２記載のマグネットローラの製造方法。
【請求項４】
上記円筒状マグネットの外周部の凹部に埋設するマグネットピースが、互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースであることを特徴とする請求項２または３記載のマグネットローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザープリンタなどに使用されるマグネットローラおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を用いた円筒状もしくは円柱状マグネットローラとしては、従来から、（１）多極の円筒状もしくは円柱状プラスチックマグネットを磁場配向成形してマグネットロールを製造する際に、成形体の所望の磁極ピーク角度配置と異なる角度配置にヨーク材を配した磁場配向用金型を用いることにより、所望の値と殆どずれないピーク角度配置を持つことができ、また、組立後の製品としての収率を著しく向上させることができるマグネットローラ（特許文献１）、あるいは、（２）高分子化合物に磁性粉を分散し円筒形状に形成されたマグネットロールの現像極に相当する部分に、溝形状の収納部分を設け、該収納部分に希土類マグネットが配設されている現像ローラにおいて、長手方向のほぼ全長に亘るゲートを配置した成形金型を用いて射出成形され、希土類マグネットブロックを該収納部分に配設することにより、軸方向の磁束密度偏差が少なく、磁束密度の高い現像ローラを提供することができるマグネットローラ（特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開平０２−２６７９０７
【特許文献２】特開２００２−３２８５３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１では、特に５極構成とすると隣接極との極間が狭くなるため、現像極（主極）に高い磁場を印加することが難しくなり、結果的に現像極（主極）の磁束密度を高くすることが困難となる場合があり、昨今のフルカラー化、高画質化、高速化に適応できない場合がある。
【０００４】
また、特許文献２では、現像極（主極）に射出成形された希土類マグネットブロックを用いることにより、高磁束密度が可能となるが、射出成形は押出成形に比べ生産性が低く、かつ、希土類磁性粉を用いるため、非常に高価となってしまう。
【０００５】
このため、昨今のフルカラー化、高画質化、高速化に適応できる現像極（主極）の高磁束密度化が可能となり、また、生産性が高く、かつ低価格のマグネットローラが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形してなる円筒状マグネットにおいて、該円筒状マグネットが、外周部の凹部に互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースを埋設しているマグネットローラ、である。
【０００７】
また、本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物で成形した円筒状マグネットにおいて、外周部に凹部を有し、中心部を中空にした円筒状マグネットを成形と同時に配向着磁成形し、成形後該凹部にマグネットピースを埋設し、かつ、円筒状マグネットの中空部にシャフトを挿入するマグネットローラの製造方法である。
【０００８】
また、本発明は、上記円筒状マグネットの外周部の凹部を除き、残りの極のみを配向着磁成形したマグネットローラの製造方法、である。
【０００９】
また、本発明は、上記円筒状マグネットの外周部の凹部に埋設するマグネットピースが、互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースであるマグネットローラの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、安価で現像極（主極）の高磁束密度化が可能となり、フルカラー化、高画質化、高速化に適応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明のマグネットローラおよびその製造方法について例をあげて詳細に説明する。
【００１２】
本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を成形してなる円筒状マグネットにおいて、該円筒状マグネットが、外周部の凹部に互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースを埋設しているマグネットローラ、である。
【００１３】
また、本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物で成形した円筒状マグネットにおいて、外周部に凹部を有し、中心部を中空にした円筒状マグネットを成形と同時に配向着磁成形し、成形後該凹部にマグネットピースを埋設し、かつ、円筒状マグネットの中空部にシャフトを挿入するマグネットローラの製造方法である。
【００１４】
本発明は、強磁性体粉末と樹脂バインダーを主体とする混合物を溶融混練し、ペレット状にする。前記ペレットを溶融状態にして、図１に示す成形装置（押出金型）を用いて押出成形すると同時に、各ヨークに２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜１２００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し配向着磁して図２に示すような凹部を有した円筒状マグネットを得る。
【００１５】
また、凹部に埋設するマグネットピースは、前記ペレットを溶融状態にして、図３に示す成形装置（押出金型）を用いて押出成形すると同時に、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し配向着磁して図４に示すようなマグネットピースを得る。あるいは、図５あるいは図６に示す成形装置（射出金型）を用いて射出成形すると同時に、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し配向着磁して図７あるいは図８に示すようなマグネットピースを得る。
【００１６】
上記で得られたマグネットピース（図４、図７、図８）のいずれかを円筒状マグネットの凹部に埋設し、接着剤等で固着し、該円筒状マグネットの中空部に金属製シャフト（ＳＵＭ２２、ＳＵＳ３０３、等）あるいは樹脂製シャフト（フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、メラミン系樹脂、等）を所定の位置に挿入し、図９に示すようなマグネットローラを形成する。
【００１７】
本発明において、円筒状マグネットと埋設するマグネットピースが同一磁石材料であっても、上記で得られたマグネットローラの主極磁束密度は、図１０に示すような従来の成形装置（押出金型）を用いて押出成形されたマグネットローラの主極磁束密度より高くなる。これは、図１０に示すような従来の成形装置では、例えば５極構成とすると隣接極との極間が狭くなるため、主極に相当する部分に高磁場が印加できず、結果的に主極磁束密度が低くなるが、本発明では、主極に相当する部分のみを高磁場にて成形することができるため、結果的に主極の磁束密度を向上させることができる。そして、凹部以外の磁極はそれぞれ、成形と同時に配向着磁成形することにより、各磁極の磁束密度も向上させることができる。
【００１８】
また、従来のシャフトの外周部にマグネットピースを貼り合わせたタイプと比べると、上記マグネットピースを各磁極毎に押出成形する工数や成形したマグネットピースをシャフトに貼り合わせる工数が多く、高コストとなるが、上記円筒状マグネットは、１回の成形で４磁極を形成し、その後別に成形したマグネットピースを凹部に埋設するだけとなるため、少ない工数でマグネットローラを形成でき、低コストとなる。
【００１９】
さらに、高価な希土類マグネットブロックを用いなくても高磁束密度が可能となるため、低コストである。
【００２０】
本発明のマグネットローラにおいては、上記凹部に埋設してなるマグネットピースは、互いに磁気的に反発する複数個のマグネットピースであればよく、製造方法は特に限定されないが、上記円筒状マグネットを成形と同時に配向着磁成形させる製造方法が好ましい。
【００２１】
凹部に埋設するマグネットピースは、図１１の（ａ）、（ｂ）に示す成形装置（押出金型）を用いて押出成形すると同時に、２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加し配向着磁して図１２の（ａ）、（ｂ）に示すような２つのマグネットピースを得る。上記で得られた２つのマグネットピースを図１３のように互いに磁気的に反発するように貼り合わせ、貼り合わせたマグネットブロックを上記凹部に埋設し、接着剤等で固着し、該円筒状マグネットの中空部に金属製シャフトあるいは樹脂製シャフトを所定の位置に挿入し、図１４に示すようなマグネットローラを形成する。なお、図１２の（ａ）、（ｂ）は射出成形にて成形してもよい。
【００２２】
また、図１２の（ａ）、（ｂ）を貼り合わせする際に磁気的反発による作業性低下を避けるため、どちらか一方のマグネットピースを予め脱磁し、貼り合わせ後着磁してもよい。
【００２３】
本発明において、円筒状マグネットと埋設するマグネットピースが同一磁石材料であっても、互いに磁気的に反発する２個のマグネットピースを埋設してなるマグネットローラの主極磁束密度は、従来のマグネットローラの主極磁束密度より高くなる。これは、埋設している２つのマグネットピースが互いに磁気的に反発し、磁束が収束して、結果的に高磁束密度となるからである。そして、上記の如く、円筒状マグネットを成形と同時に配向着磁成形させる製造方法により、埋設した磁極（２つのマグネットピース）に隣接する磁極も成形と同時に配向着磁されているので、該隣接磁極が埋設した磁極の磁束密度を補助することができるため、さらに磁束密度を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明は、上記円筒状マグネットの外周部の凹部を除き、残りの極のみを配向着磁成形したマグネットローラ、である。
【００２５】
図１５に示す成形装置（押出金型）を用いて、円筒状マグネットの凹部を除き、残りの極（この場合は４極分）のみを配向着磁することにより、押出金型内の印加磁場が向上（２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜１６００Ｋ・Ａ／ｍ）し、結果的に凹部（主極部）以外の磁極の磁束密度が向上する。そして、図１２の（ａ）、（ｂ）を貼り合わせたマグネットピースを凹部に埋設し、接着剤等で固着し、該円筒状マグネットの中空部に金属製シャフトあるいは樹脂製シャフトを所定の位置に挿入し、図１６に示すようなマグネットローラを形成する。
【００２６】
本発明において、円筒状マグネットと埋設するマグネットピースが同一磁石材料であっても、上記で得られた円筒状マグネット（凹部を除く）の各磁極の磁束密度は、従来の円筒状マグネットの各磁極より向上し、また、凹部には磁気的反発を利用した２つのマグネットピースを埋設すると、主極磁束密度がさらに向上する。
【００２７】
上記発明ではマグネット材料として、以下のような強磁性体粉末と樹脂バインダーを用いることができる。
【００２８】
強磁性粉末としては、ＭＯ・ｎＦｅ２Ｏ３（ｎは自然数）で代表される化学式を持つ異方性フェライト磁性粉などがあげられる。式中のＭとして、Ｓｒ、Ｂａまたは鉛などの１種類または２種類以上が適宜選択して用いることができる。
【００２９】
更に、強磁性体粉末として、異方性フェライト磁性粉、等方性フェライト磁性粉、異方性希土類磁性粉（例えばＳｍＦｅＮ系）、等方性希土類磁性粉（例えばＮｅＦｅＢ系）を単独または２種類以上を混合して使用してもよい。要求される磁束密度により適宜選択すればよい。なかでも、異方性フェライト磁性粉、等方性フェライト磁性粉、フェライト系磁性粉と希土類系磁性粉を混合した磁性粉、から選ばれた強磁性体粉末が安価な点で好ましい。
【００３０】
樹脂バインダーとしては、エチレンエチルアクリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスフィド）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）、ＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合体）及びＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などの１種類または２種類以上、もしくはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びポリイミド樹脂などの熱硬化樹脂の１種類または２種類以上を混合して用いることができる。
【００３１】
上記に示した単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率は５０〜９５重量％の範囲が好ましい。単独磁性粉あるいは混合磁性粉の含有率が５０重量％未満では、磁性粉不足により、マグネットピースの磁気特性が低下して所望の磁力が得られにくくなり、また、それらの含有率が９５重量％を超えると、樹脂バインダー不足となり成形性が損なわれるおそれがある。
【００３２】
添加剤としては、磁性粉表面処理剤としてシラン系やチタネート系等のカップリング剤、流動性を良好にするポリスチレン系・フッ素系潤滑剤等、安定剤、可塑剤、もしくは難燃剤などを添加する。
【００３３】
また、本明細書においては、５つの磁極で構成されたマグネットローラを主に説明しているが、本発明は５極マグネットローラのみに限定されない。すなわち、所望の磁束密度と磁界分布により、マグネットピースの数量を選択し、磁極数や磁極位置も適宜設定すればよい。
【００３４】
更に、本発明においては、円筒状マグネットは押出成形にて形成することを主に説明しているが、円筒状マグネットの成形は射出成形、圧縮成形、でもよい。
【実施例】
【００３５】
（実施例１）
マグネットの材料として、樹脂バインダーにエチレンエチルアクリレート樹脂（日本ユニカー製ＰＥＳ２１０）を１０重量％（滑剤、安定剤を含む）、強磁性体粉末として異方性ストロンチウムフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ2Ｏ3）粉末（日本弁柄工業株式会社製ＮＦ−３５０）を９０重量％とし、これらを混合して溶融混練し、ペレット状にした。このペレットを溶融状態にして、図１に示す成形装置（押出金型）を用いて、押出成形と同時に、各ヨーク（５つ）に２４０Ｋ・Ａ／ｍ〜１２００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁し、図２に示すような凹部を有する円筒状マグネットを成形した。
【００３６】
また、上記と同じペレットを図３に示す成形装置（押出金型）を用いて、押出成形と同時に２４００Ｋ・Ａ／ｍの磁場を印加しながら配向着磁し、１つのマグネットピース（Ｎ１極）を成形した。
【００３７】
上記で得られた凹部を有する円筒状マグネットの中空部に、ＳＵＭ２２製シャフトを所定の位置に挿入し、更に、該凹部に上記マグネットピース（Ｎ１極：主極）を埋設し、シアノアクリレート系瞬間接着剤にて固着してマグネットローラを形成した。
【００３８】
ここで、マグネット外径はφ１６ｍｍ、マグネット長は３２０ｍｍとし、シャフト外径はφ６ｍｍ、シャフト長は３７０ｍｍとし、円筒状マグネットとシャフトとはシアノアクリレート系瞬間接着剤にて固着した。
【００３９】
得られたマグネットローラの磁束密度は次の方法により求めた。マグネットローラの両端軸部を支持し、マグネットローラを回転させながら、マグネットローラの中心から９ｍｍ離れた位置（スリーブ上）にプローブ（Ｂｅｌｌ社製磁束密度センサー）をセットし、ガウスメータにて周方向磁束密度値を測定した。
【００４０】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００４１】
【表１】
2010039447.tif 000003
（実施例２）
図５に示す成形装置（射出金型）を用いて、印加磁場を２４００Ｋ・Ａ／ｍとし、図７のマグネットピースを成形し、これを凹部を有する円筒状マグネットの凹部に埋設する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４２】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００４３】
（実施例３）
図６に示す成形装置（射出金型）を用いて、印加磁場を２４００Ｋ・Ａ／ｍとし、図８のマグネットピースを成形し、これを凹部を有する円筒状マグネットの凹部に埋設する以外はすべて実施例１と同様に行った。
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００４４】
（実施例４）
図１１の（ａ）、（ｂ）に示す成形装置（押出金型）を用いて、印加磁場を２４００Ｋ・Ａ／ｍとし、図１２の（ａ）、（ｂ）の２つマグネットピースを成形し、該マグネットピースを図１３のように貼り合わせてマグネットブロックを形成し、該マグネットブロックを凹部を有する円筒状マグネットの凹部に埋設する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４５】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００４６】
（実施例５）
図１に示す成形装置（押出金型）を用いて、磁場を印加せず凹部を有する円筒状のマグネットを成形し、成形後各磁極位置に対して着磁して円筒状マグネットを形成する以外はすべて実施例４と同様に行った。
【００４７】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００４８】
（実施例６）
図１５に示す成形装置（押出金型）を用いて、円筒状マグネットの凹部を除き、４極分のみを配向着磁し、図１２の（ａ）、（ｂ）を貼り合わせた図１３のマグネットブロックを凹部を有する円筒状マグネットの凹部に埋設する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００４９】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００５０】
（比較例１）
図１に示す成形装置（押出金型）を用いて、磁場を印加せず凹部を有する円筒状のマグネットを成形し、成形後各磁極位置に対して着磁して円筒状マグネットを形成する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５１】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００５２】
（比較例２）
図１０に示す成形装置（押出金型）を用いて、凹部を有せず、該凹部に埋設するマグネットピースも設けない５極構成の円筒状マグネットを成形する以外はすべて実施例１と同様に行った。
【００５３】
各磁極のピーク磁束密度値の測定結果を表１に示した。
【００５４】
実施例１〜６と比較例１〜２を比べると、実施例は比較例より磁束密度が高く、特にＮ１極（主極）の磁力が高くなっており、フルカラー機の高速化、高画質化に対応できるものとなっている。
【００５５】
また、実施例１〜６を比べると、実施例４および６の磁気的に反発したマグネットピースを貼り合わせたマグネットブロックを埋設したものが、実施例１〜３に比べＮ１極（主極）の磁束密度が高くなっており、フルカラー機の高速化、高画質化に最適であることがわかる。また、実施例６は、Ｎ１極（主極）の磁束密度は実施例４よりわずかに低いが、他磁極のピーク磁束密度値はすべて実施例４より高くなっており、現像剤の搬送性が安定することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】円筒状マグネット成形装置（金型）
【図２】円筒状マグネット
【図３】マグネットピース成形装置（押出金型）
【図４】マグネットピース（斜視図）
【図５】マグネットピース成形装置（射出金型）
【図６】別のマグネットピース成形装置（射出金型）
【図７】マグネットピース（斜視図）
【図８】別のマグネットピース（斜視図）
【図９】本発明のマグネットローラ（斜視図）
【図１０】従来の円筒状マグネット成形装置（金型）
【図１１】別のマグネットピース成形装置（押出金型）
【図１２】別のマグネットピース斜視図
【図１３】マグネットブロック
【図１４】別の本発明のマグネットローラ（斜視図）
【図１５】別の円筒状マグネット成形装置（金型）
【図１６】別の本発明のマグネットローラ（斜視図）
【符号の説明】
【００５７】
１    円筒状マグネット
２    中空部
３    ヨーク（磁性体）
４    非磁性体
５    凹部
６    マグネットピース
７    磁性粒子配向着磁方向
８    励磁源
９    ヨーク
１０  シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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